JP5015336B1

JP5015336B1 - 無機繊維質ペーパー及びその製造方法

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Publication number: JP5015336B1
Application number: JP2011077939A
Authority: JP
Inventors: 徹也三原; 賢米内山; 鉄也石原; 智彦岸木
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012211417A; KR20130124397A; US20120247695A1; EP2692946A1; EP2692946B1; KR101428435B1; EP2692946A4; US8641868B2; WO2012132329A1; AU2012235476A1; CN103429818B; CN103429818A; AU2012235476B2

Abstract

【課題】シール性に優れた無機繊維質ペーパー及びその製造方法を提供する。
【解決手段】平均繊維径が３〜７μｍである第一の生体溶解性無機繊維と、平均繊維径が２〜３μｍであって、第一の生体溶解性無機繊維の平均繊維径より小さい第二の生体溶解性無機繊維と、バインダーとを含む無機繊維質ペーパー。
【選択図】図１

Description

本発明は、無機繊維質ペーパー及びその製造方法に関し、特に、生体溶解性無機繊維を含む無機繊維質ペーパーのシール性の向上に関するに関する。

無機繊維質ペーパーは、軽量で扱いやすく、且つ耐熱性に優れるため、例えば、耐熱性のシール材として使用されている。一方、近年、無機繊維が人体に吸入されて肺に侵入することによる問題が指摘されている。そこで、人体に吸入されても問題を起こさない又は起こしにくい生体溶解性無機繊維が開発されている（例えば、特許文献１）。

特開２００２−０６８７７７号公報

しかしながら、耐熱性と生体溶解性に優れる無機繊維から無機繊維質ペーパーを製造したとき、無機繊維質ペーパーのシール性が不十分となる（例えば、気体の透過性が大きくなりすぎる）ことがあった。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、シール性に優れた無機繊維質ペーパー及びその製造方法を提供することをその目的の一つとする。

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る無機繊維質ペーパーは、平均繊維径が３〜７μｍである第一の生体溶解性無機繊維と、平均繊維径が２〜３μｍである第二の生体溶解性無機繊維と、バインダーと、を含む。第二の生体溶解性無機繊維の平均繊維径は、第一の生体溶解性無機繊維の平均繊維径より小さい。本発明によれば、シール性に優れた無機繊維質ペーパーを提供することができる。

また、前記無機繊維質ペーパーは、前記第一の生体溶解性無機繊維を３０〜９０質量％、及び前記第二の生体溶解性無機繊維を１０〜７０質量％含むこととしてもよい。また、前記第一の生体溶解性無機繊維のＳｉＯ_２含有量は、５０〜８２質量％であることとしてもよい。また、前記第一の生体溶解性無機繊維は、予め加熱処理が施された生体溶解性無機繊維であることとしてもよい。

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る無機繊維質ペーパーの製造方法は、平均繊維径が３〜７μｍである第一の生体溶解性無機繊維と、平均繊維径が２〜３μｍであって、前記第一の生体溶解性無機繊維の平均繊維径より小さい第二の生体溶解性無機繊維と、バインダーと、を含む原料を抄造する工程を含む。本発明によれば、シール性に優れた無機繊維質ペーパーの製造方法を提供することができる。

本発明によれば、シール性に優れた無機繊維質ペーパーを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る実施例において無機繊維質ペーパーのシール性及び圧縮加熱後の復元率を評価した結果の一例を示す説明図である。本発明の一実施形態に係る実施例において無機繊維質ペーパーのシール性及び圧縮加熱後の復元率を評価した結果の他の例を示す説明図である。本発明の一実施形態に係る実施例において、加熱処理が施された生体溶解性無機繊維を含む無機繊維質ペーパーのシール性及び圧縮加熱後の復元率を評価した結果の一例を示す説明図である。本発明の一実施形態に係る実施例において、加熱処理が施された生体溶解性無機繊維を含む無機繊維質ペーパーのシール性及び圧縮加熱後の復元率を評価した結果の他の例を示す説明図である。

以下に、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明は、本実施形態に限られるものではない。

本実施形態に係る無機繊維質ペーパー（以下、「本ペーパー」という。）は、平均繊維径が３〜７μｍである第一の生体溶解性無機繊維（以下、「第一繊維」という。）と、平均繊維径が２〜３μｍである第二の生体溶解性無機繊維（以下、「第二繊維」という。）と、バインダーと、を含む無機繊維質ペーパーである。尚、第二繊維の平均繊維径は第一繊維より小さい。

本ペーパーは、平均繊維径が比較的大きい第一繊維と、平均繊維径が当該第一繊維より小さい第二繊維と、を含むことにより、当該第一繊維に由来する特性に加えて、当該第二繊維に由来する優れたシール性をも備える。

第一繊維の平均繊維径は、例えば、３．１〜４．５μｍ、又は３．１〜４．０μｍであってもよい。第一繊維の平均繊維径が上述の範囲より大きい場合には、本ペーパーの密度が低くなりすぎるため、本ペーパーの強度が低くなりやすい。また、第二繊維の平均繊維径が上述の範囲より小さい場合（例えば、当該平均繊維径が１μｍ以下である場合）には、当該第二繊維が破断し易くなるため、本ペーパーの強度が低くなりやすい。

そこで、本ペーパーは、例えば、平均繊維径が７μｍより大きな繊維を含まないこととしてもよい。また、本ペーパーは、例えば、平均繊維径が２μｍ未満の繊維を含まないこととしてもよく、平均繊維径が１μｍ以下の繊維を含まないこととしてもよい。

第一繊維の平均繊維長は、本ペーパーが好適に製造される範囲であれば特に限られず、例えば、１〜２００ｍｍであり、好ましくは１〜１００ｍｍである。第二繊維の平均繊維長は、本ペーパーが好適に製造される範囲であれば特に限られず、例えば、１〜２００ｍｍであり、好ましくは１〜１００ｍｍである。第一繊維及び第二繊維の平均繊維長が上記範囲内にあることにより、適切な密度を有する本ペーパーを製造しやすくなる。

なお、平均繊維径及び平均繊維長は、例えば、光学顕微鏡下で３００〜５００本の繊維の繊維径及び繊維長を測定した場合における、当該繊維径及び繊維長の算術平均値としてそれぞれ求められる。

第一繊維及び第二繊維は、それぞれの平均繊維径が上述の範囲である生体溶解性無機繊維であれば特に限られない。ここで、生体溶解性無機繊維とは、生体溶解性（例えば、生体の肺に吸入されても当該生体内で分解される性質）を有する無機繊維である。すなわち、第一繊維及び第二繊維は、例えば、４０℃における生理食塩水溶解率が１％以上の無機繊維である。

無機繊維の生理食塩水溶解率は、例えば、次のようにして測定される。すなわち、先ず、無機繊維を２００メッシュ以下に粉砕して調製された試料１ｇ及び生理食塩水１５０ｍＬを三角フラスコ（容積３００ｍＬ）に入れ、４０℃のインキュベーターに設置する。次に、三角フラスコに、毎分１２０回転の水平振動を５０時間継続して加える。その後、ろ過により得られた濾液に含有されている各元素の濃度（ｍｇ／Ｌ）をＩＣＰ発光分析装置により測定する。そして、測定された各元素の濃度と、溶解前の無機繊維における各元素の含有量（質量％）と、に基づいて、生理食塩水溶解率（％）を算出する。すなわち、例えば、測定元素が、ケイ素（Ｓｉ)、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）及びアルミニウム（Ａｌ）である場合には、次の式により、生理食塩水溶解率Ｃ（％）を算出する；Ｃ（％）＝［ろ液量（Ｌ）×（ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４）×１００］／［溶解前の無機繊維の質量（ｍｇ）×（ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＋ｂ４）／１００］。この式において、ａ１、ａ２、ａ３及びａ４は、それぞれ測定されたケイ素、マグネシウム、カルシウム及びアルミニウムの濃度（ｍｇ／Ｌ）であり、ｂ１、ｂ２、ｂ３及びｂ４は、それぞれ溶解前の無機繊維におけるケイ素、マグネシウム、カルシウム及びアルミニウムの含有量（質量％）である。

第一繊維及び第二繊維の化学組成は、当該第一繊維及び第二繊維がそれぞれ上述の平均繊維径及び生体溶解性を有する範囲であれば特に限られない。すなわち、第一繊維及び第二繊維の一方又は両方は、例えば、シリカ（ＳｉＯ_２）と、アルカリ土類金属酸化物と、を含み、当該アルカリ土類金属酸化物の含有量が、１０〜８０質量％の無機繊維である。アルカリ土類金属酸化物は、例えば、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）、ＢｅＯ、ＳｒＯ及びＢａＯからなる群より選択される１種又は２種以上であり、好ましくはカルシア（ＣａＯ）及び／又はマグネシア（ＭｇＯ）である。

第一繊維及び第二繊維の一方又は両方は、例えば、シリカ（ＳｉＯ_２）と、カルシア（ＣａＯ）及びマグネシア（ＭｇＯ）の少なくとも一方と、を含み、ＳｉＯ_２含有量が３５〜８２質量％であり、ＣａＯ含有量とＭｇＯ含有量との合計が１０〜５０質量％の無機繊維である。第一繊維及び第二繊維の一方又は両方は、非晶質の生体溶解性無機繊維であってもよい。

第一繊維の化学組成と第二繊維の化学組成とは異なっていてもよい。すなわち、第一繊維のＳｉＯ_２含有量は、例えば、５０〜８２質量％（好ましくは７０〜８０質量％）であることとしてもよい。この場合、第二繊維のＳｉＯ_２含有量は、例えば、３５〜５８質量％であることとしてもよい。

具体的に、第一繊維は、例えば、ＳｉＯ_２含有量が、５０〜８２質量％、好ましくは５８〜８２質量％であり、ＣａＯ含有量とＭｇＯ含有量との合計が１０〜４３質量％、好ましくは１８〜３４質量％（好ましくは１８〜３０質量％）の無機繊維である。

第一繊維のＳｉＯ_２含有量が上記の範囲であることによって、当該第一繊維は、生体溶解性に加えて、優れた耐熱性をも有することとなる。そして、本ペーパーもまた、ＳｉＯ_２含有量が大きい第一繊維を含むことによって、優れた耐熱性を有することとなる。

なお、第一繊維が、このようにＳｉＯ_２含有量が高い化学組成を有する場合、当該第一繊維の製造においては、当該化学組成に起因する溶融液の性質により、当該第一繊維の平均繊維径を低減することが難しくなる。このため、第一繊維のみで無機繊維質ペーパーの十分なシール性を達成することは難しい。そこで、本ペーパーは、上述のようにＳｉＯ_２含有量が大きな第一繊維に加えて、平均繊維径が当該第一繊維より小さい第二繊維を含む。この結果、本ペーパーは、第一繊維に由来する優れた耐熱性と、第二繊維に由来する優れたシール性と、を兼ね備えたものとなる。

また、第一繊維のＣａＯ含有量は、例えば、５〜３４質量％（好ましくは２１〜２６質量％）であることとしてもよい。すなわち、第一繊維は、例えば、ＳｉＯ_２含有量が５０〜８２質量％であり、ＣａＯ含有量が５〜３４質量％の生体溶解性無機繊維（以下、「ＳｉＯ_２／ＣａＯ繊維」ということがある。）であることとしてもよい。

さらに、第一繊維のＭｇＯ含有量は、例えば、１質量％以下（すなわち、０〜１質量％）であることとしてもよい。すなわち、第一繊維は、例えば、ＳｉＯ_２含有量が５０〜８２質量％であり、ＣａＯ含有量が５〜３４質量％、好ましくは９〜３４質量％であり、ＭｇＯ含有量が１質量％以下のＳｉＯ_２／ＣａＯ繊維であることとしてもよい。

また、第一繊維のＭｇＯ含有量は、１〜２４質量％、好ましくは１０〜２４質量％、より好ましくは１０〜２０質量％（好ましくは１４〜２２質量％）であることとしてもよい。すなわち、第一繊維は、例えば、ＳｉＯ_２含有量が５０〜８２質量％であり、ＭｇＯ含有量が１〜２４質量％、好ましくは１０〜２４質量％、ＣａＯ含有量が１〜９質量％の生体溶解性無機繊維（以下、「ＳｉＯ_２／ＭｇＯ繊維」ということがある。）であることとしてもよい。

第一繊維は、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ及びＣａＯを主成分として含有する生体溶解性無機繊維であってもよい。すなわち、第一繊維は、例えば、ＳｉＯ_２含有量、ＭｇＯ含有量及びＣａＯ含有量の合計が９７質量％以上（すなわち、９７〜１００質量％）であることとしてもよい。

なお、第一繊維及び第二繊維の一方又は両方は、ＳｉＯ_２と、アルカリ土類金属酸化物（例えば、ＭｇＯ及びＣａＯの少なくとも一方）と、に加えて、さらに他の成分を含有してもよい。すなわち、第一繊維及び第二繊維の一方又は両方は、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、チタニア（ＴｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化マンガン（ＭｎＯ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）からなる群より選択される１種又は２種以上をさらに含有してもよい。

第一繊維は、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３とＺｒＯ_２とＴｉＯ_２との合計が５０質量％〜８２質量％、ＣａＯとＭｇＯとの合計が１８質量％〜５０質量％としてもよい。

また、第一繊維がＡｌ_２Ｏ_３を含有する場合、Ａｌ_２Ｏ_３含有量は、例えば、０〜３質量％、１〜２質量％又は２〜３質量％である。この場合、第一繊維は、例えば、ＳｉＯ_２含有量、ＭｇＯ含有量、ＣａＯ含有量及びＡｌ_２Ｏ_３含有量の合計が９８質量％以上（すなわち、９８〜１００質量％）又は９９質量％以上（すなわち、９９〜１００質量％）であることとしてもよい。

第一繊維は、他の成分として、アルカリ金属酸化物（Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ等）、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｐ_２Ｏ_４、Ｂ_２Ｏ_３、Ｒ_２Ｏ_３（ＲはＳｃ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙ又はこれらの混合物から選択される）等を１以上含んでもよく、含まなくてもよい。これら酸化物は、それぞれ、０．２質量％以下又は０．１質量％以下としてよい。

第二繊維は、例えば、ロックウールとすることができる。ロックウールは、天然鉱物由来のものであってもよいし、高炉スラグ由来のものであってもよい。ロックウールは、玄武岩、高炉スラグ等の原料をキュポラ又は電気炉で１５００℃〜１６００℃で溶融した溶融物、又は高炉から取り出して高温状態にある溶融スラグを、遠心力等で吹き飛ばして繊維化することにより製造することができる。

ロックウールの化学組成は、その原料によって変わり得るが、例えば、ＳｉＯ_２含有量が３０〜５０質量％（好ましくは３５〜４５質量％）、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が１０〜２０質量％ＭｇＯ含有量が１〜１０質量％（好ましくは４〜８質量％）、ＣａＯ含有量が２０〜４０質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３含有量が０〜３質量％、ＭｎＯ含有量が０〜１質量％の生体溶解性無機繊維である。ロックウールとして、例えば、ＳｉＯ_２を３５〜４５質量％、ＭｇＯを１〜１０質量％、ＣａＯを２０〜４０質量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１０〜２０質量％含むものを使用できる。

ロックウールとしては、例えば、空気雰囲気下、８００℃で２４時間加熱処理した際の長さ方向の収縮率（｛（加熱前の長さ−加熱後の長さ）／加熱前の長さ｝）×１００）が１０％以上であるもの、１１００℃で２４時間加熱処理した際の長さ方向の収縮率が１２％以上であるものが挙げられる。

本ペーパーにおける第一繊維の含有量及び第二繊維の含有量は、本ペーパーにおいて、当該第一繊維に由来する所望の特性と、当該第二繊維に由来する所望のシール性と、が実現される範囲であれば、特に限られない。

すなわち、本ペーパーは、例えば、第一繊維を３０〜９０質量％及び第二繊維を１０〜７０質量％、第一繊維を４０〜８０質量％及び第二繊維を２０〜６０質量％、第一繊維を３２〜７９．６質量％及び第二繊維を１６〜５９．７質量％、また、第一繊維を３６〜７８．４質量％及び第二繊維を１８〜５８．８質量％含むこととしてもよい。

また、本ペーパーにおいて、第一繊維の含有量と第二繊維の含有量との合計は、例えば、８０〜９９．５質量％、９０〜９８質量％であることとしてもよい。

第一繊維及び第二繊維の含有量が上述の範囲であることにより、本ペーパーにおいて、当該第一繊維に由来する特性を損なうことなく、当該第二繊維に由来する優れたシール性を実現することができる。

なお、本ペーパーは、第一繊維及び第二繊維以外の生体溶解性無機繊維を含むこととしてもよく、第一繊維及び第二繊維以外に生体溶解性無機繊維を含まないこととしてもよい。また、本ペーパーは、生体溶解性無機繊維以外に無機繊維を含まないこととしてもよい。また、本ペーパーは、有機繊維を含まないこととしてもよい。

第一繊維は、予め加熱処理が施された生体溶解性無機繊維（以下、「加熱処理繊維」ということがある。）であることとしてもよい。すなわち、この場合、第一繊維は、例えば、上述した化学組成を有し、且つ本ペーパーの抄造に先立って加熱処理が施された生体溶解性無機繊維である。

第一繊維が加熱処理繊維である場合、本ペーパーは、第一繊維が加熱処理を施されていない生体溶解性無機繊維（以下、「未処理繊維ということがある」という。）である場合に比べて優れた特性を備えることができる。すなわち、例えば、第一繊維として加熱処理繊維を含む本ペーパーの圧縮加熱後の復元率は、当該加熱処理繊維に代えて未処理繊維を含む本ペーパーのそれに比べて高くなる。

なお、圧縮加熱後の復元率は、無機繊維質ペーパーを圧縮した状態（すなわち、無機繊維質ペーパーの厚みが低減された状態）で加熱した後に、当該無機繊維質ペーパーの厚みが復元する割合（圧縮加熱前の厚みに対する圧縮加熱後の厚みの割合）である。

加熱処理の条件（例えば、温度及び時間）は、本ペーパーの所望の特性が向上する範囲であれば特に限られない。すなわち、加熱処理の条件は、例えば、上述のとおり、加熱処理繊維を含む本ペーパーの圧縮加熱後の復元率が、未処理繊維を含む本ペーパーのそれに比べて高くなる範囲で決定される。

加熱処理において第一繊維を加熱する温度（以下、「加熱処理温度」という。）は、例えば、３００〜１３００℃であり、好ましくは４００〜１３００℃であり、より好ましくは７００〜１０００℃である。加熱処理温度は、例えば、第一繊維の結晶化温度未満としてもよい。すなわち、加熱処理温度は、例えば、３００℃以上又は４００℃以上、結晶化温度未満の温度としてもよく、７００℃以上、結晶化温度未満の温度としてもよい。なお、結晶化温度は、例えば、ＴＧ−ＤＴＡ（熱重量−示差熱測定）により測定される。

加熱処理温度が第一繊維の結晶化温度以上である場合には、加熱処理後の第一繊維は、当該加熱処理前の第一繊維に比べて脆くなりやすい。また、第一繊維を、その結晶化温度以上の温度で加熱処理して、当該第一繊維の一部を結晶化させる場合、当該加熱処理後の当該第一繊維の生体溶解性は、当該加熱処理前に比べて低下することがある。これに対し、第一繊維の結晶化温度未満の温度で加熱処理を行うことにより、当該第一繊維の脆化及び生体溶解性の低下が効果的に回避される。

加熱処理において第一繊維を加熱処理温度で保持する時間（以下、「加熱処理時間」という。）は、特に限られず、例えば、１分〜４８時間であり、好ましくは３分〜２４時間である。

バインダーは、第一繊維及び第二繊維を結着するものであれば特に限られず、有機バインダー及び無機バインダーの一方又は両方が使用される。すなわち、本ペーパーは、有機バインダー及び無機バインダーの一方又は両方を含む。具体的に、本ペーパーは、例えば、有機バインダーを含み無機バインダーを含まないこととしてもよく、有機バインダー及び無機バインダーを含むこととしてもよく、無機バインダーを含み有機バインダーを含まないこととしてもよい。

有機バインダーは、成形補助剤、凝集剤としても使用でき、例えば、アクリル酸エステル樹脂、スチレン・アクリル樹脂等のアクリル樹脂、エチレン・酢ビ樹脂、酢酸ビニル樹脂、スチレン・ブタジエン樹脂、澱粉、ポリアクリルアミドからなる群より選択される１種又は２種以上である。無機バインダーは、例えば、アニオン性のコロイダルシリカ、カチオン性のコロイダルシリカ等のコロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、ジルコニアゾル、チタニアゾル、アルミナゾル、ベントナイト、カオリンからなる群より選択される１種又は２種以上である。

本ペーパーは、第一繊維、第二繊維及びバインダーに加えて、さらに他の成分を含有してもよい。すなわち、本ペーパーは、例えば、他の成分として、定着剤、凝集剤、成形補助剤をさらに含有してもよい。本ペーパーは、繊維とバインダーで９６％以上を占めることとしてもよい。

本ペーパーの厚さは、特に限られず、その用途や求められる特性によって適宜決定される。すなわち、本ペーパーの厚さは、例えば、０．１〜８ｍｍであり、好ましくは０．５〜６ｍｍである。

本ペーパーの坪量は、特に限られず、その用途や求められる特性によって適宜決定される。すなわち、本ペーパーの坪量は、例えば、１０〜２８００ｇ／ｍ^２であり、好ましくは７５〜１８００ｇ／ｍ^２である。

本ペーパーの密度は、特に限られず、その用途や求められる特性によって適宜決定される。すなわち、本ペーパーの密度は、例えば、０．１〜０．３５ｇ／ｃｍ³であり、好ましくは０．１５〜０．３ｇ／ｃｍ^３である。

本ペーパーは、様々な用途に適用される。すなわち、本ペーパーは、例えば、加熱及び又は保温のための設備に使用される。具体的に、本ペーパーは、例えば、熱処理装置、工業炉、焼却炉、燃焼機器、アルミニウム溶湯装置、温水ボイラー、給湯器、家庭用ガスコンロ等におけるシール材（例えば、ガスケット）、脱硝用触媒緩衝材、石油ストーブ芯として使用される。

本実施形態に係る無機繊維質ペーパーの製造方法（以下、「本方法」という。）は、上述した第一繊維と、第二繊維と、バインダーと、を含む原料を抄造する工程（以下、「抄造工程」という。）を含む。上述した本ペーパーは、本方法により好ましく製造される。

抄造工程においては、まず、第一繊維、第二繊維及びバインダーを含む原料を調製する。原料（溶媒は除く）において、第一繊維の含有量及び第二繊維の含有量の合計は、例えば、８０〜９９．５質量％であり、バインダー（有機バインダー及び無機バインダーの一方又は両方）の含有量は、例えば、０．５〜２０質量％である。なお、原料は、さらに上述したような他の成分を含んでもよい。他の成分の含有量は、例えば、５質量％以下、又は４質量％以下である。

原料は、第一繊維、第二繊維、バインダー及び必要に応じてその他の成分を溶媒と混合することにより調製する。溶媒は、第一繊維、第二繊維及びバインダーを混合し分散するものであれば特に限られず、例えば、水（例えば、蒸留水、イオン交換水、水道水、地下水、工業用水）及び／又は極性有機溶媒（例えば、エタノール、プロパノール等の１価のアルコール類、エチレングリコール等の２価のアルコール類）であり、好ましくは水である。こうして調製された本ペーパーの原料は、抄造に適した流動性のある組成物（いわゆるスラリー等）である。

抄造工程においては、こうして調製された原料から、本ペーパーを抄造する。抄造は、例えば、市販の抄造装置を使用して好ましく行うことができる。

また、加熱処理繊維を含む本ペーパーを製造する場合、第一繊維として、加熱処理繊維を準備する。すなわち、この場合、本方法においては、予め加熱処理が施された第一繊維と、第二繊維と、バインダーと、を含む原料を調製し、当該原料を抄造して本ペーパーを製造する。

また、本方法は、抄造工程に先立って、第一繊維に加熱処理を施す工程（以下、「加熱処理工程」という。）をさらに含むこととしてもよい。この加熱処理工程においては、まず、未処理繊維である第一繊維を準備し、次いで、当該未処理繊維に加熱処理を施し、加熱処理繊維である第一繊維を得る。

加熱処理の条件（例えば、加熱処理時間、加熱処理時間）は、上述のとおり、適宜決定することができる。すなわち、加熱処理工程においては、例えば、結晶化温度未満の温度で第一繊維に加熱処理を施すこととしてもよい。そして、続く抄造工程においては、加熱処理工程で得られた加熱処理繊維と、第二繊維と、バインダーと、を含む原料を抄造する。

次に、本実施形態に係る具体的な実施例について説明する。

［無機繊維質ペーパーの製造］
第一の生体溶解性無機繊維として、ＳｉＯ_２含有量が７４質量％、ＣａＯ含有量が２５質量％、ＭｇＯ含有量が０．３質量％、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が２質量％の非晶質のＳｉＯ_２／ＣａＯ繊維（以下、「繊維Ａ」という。）を準備した。繊維Ａの結晶化温度は８９５℃であった。繊維Ａの平均繊維径は３．４μｍであった。

第二繊維としては、ＳｉＯ_２含有量が４０質量％、ＣａＯ含有量が３５質量％、ＭｇＯ含有量が５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が１３質量％のロックウール（以下、「繊維Ｃ」という。）を準備した。繊維Ｃの平均繊維径は２〜３μｍであった。

そして、繊維Ａを１００重量部及び繊維Ｃを０重量部、繊維Ａを２０重量部及び繊維Ｃを８０重量部、繊維Ａを４０重量部及び繊維Ｃを６０重量部、繊維Ａを６０重量部及び繊維Ｃを４０重量部、繊維Ａを８０重量部及び繊維Ｃを２０重量部、又は繊維Ａを０重量部及び繊維Ｃを１００重量部、のいずれかの比率で繊維Ａ及び繊維Ｃを含む６種類の無機繊維質ペーパーを製造した。

すなわち、上述したいずれかの比率で組み合わされた繊維Ａ及び繊維Ｃからなる生体溶解性無機繊維１００重量部と、有機バインダーとしてアクリル樹脂（AG-100：固形分５０％、昭和電工株式会社製）を１２重量部と、定着剤として硫酸バンド（硫酸アルミニウム：０．２％溶液、大明化学工業株式会社製）を１．２重量部と、凝集剤としてポリアクリルアミド（ＤＳ４１４：０．５％溶液、星光ＰＭＣ製）を０．１重量部と、を２０００重量部の水と混合して、原料スラリーを調製した。そして、市販の抄造装置を使用して、原料スラリーの抄造を行い、無機繊維質ペーパーを製造した。製造された無機繊維質ペーパーは、いずれも、厚さが０．５〜６ｍｍ、坪量が７５〜１８００ｇ／ｍ^２、密度が０．１５〜０．３ｇ／ｃｍ^３であった。

［シール性の評価］
上述のようにして製造された無機繊維質ペーパーのシール性を評価した。すなわち、まず、各無機繊維質ペーパーの任意の箇所から、外径３０ｍｍ、内径１５ｍｍの試験片を３つずつ打ち抜いた。

次いで、試験片を、その厚さが５０％に低減されるようフランジで圧縮した。そして、フランジにコンプレッサーから空気を流し、差圧が３０ＫＰａとなった時の当該空気の流量（Ｌ／分）を測定した。測定された流量（通気性）を無機繊維質ペーパーのシール性（Ｌ／分）として評価した。

［復元率の評価］
上述のようにして製造された無機繊維質ペーパーの圧縮加熱後の復元率を評価した。すなわち、まず、各無機繊維質ペーパーの任意の箇所から、幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍの試験片を３つずつ切り出し、各試験片の厚さ（圧縮加熱前の厚さ）をノギスで測定した。

次いで、この圧縮加熱前の厚さを１００％として、その厚さが５０％になるまで試験片を圧縮した。さらに、圧縮された状態の試験片を、５００±１５℃の電気炉内に載置し、３時間保持することで圧縮加熱を行った。その後、試験片を圧縮加熱から解放した。

圧縮加熱を解放してから０．５時間後の試験片の厚さ（圧縮加熱後の厚さ）をノギスで測定した。そして、試験片の圧縮加熱前の厚さに対する圧縮加熱後の厚さの割合（％）を復元率として算出した。

［評価結果］
図１には、生体溶解性無機繊維の配合が異なる６種類の無機繊維質ペーパーについてシール性（Ｌ／分）及び圧縮加熱後の復元率（％）を評価した結果を示す。なお、図１に示すシール性及び圧縮加熱後の復元率は、いずれも３つの試験片について得られた値の算術平均値である。また、図１においてシール性の数値が小さいほど、シール性が高いことを示す。

図１に示すように、無機繊維質ペーパーに含まれる繊維Ｃの配合比率が大きくなるにつれて、圧縮加熱後の復元率は低下する傾向があるものの、シール性が向上した。特に、繊維Ａが４０〜８０重量部、繊維Ｃが６０〜２０重量部の場合、無機繊維質ペーパーは、圧縮加熱後の復元率を維持しつつ、十分なシール性を備えていた。

［無機繊維質ペーパーの製造］
第一繊維として、ＳｉＯ_２含有量が７６質量％、ＣａＯ含有量が４質量％、ＭｇＯ含有量が１８質量％、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が２質量％の非晶質のＳｉＯ_２／ＭｇＯ繊維（以下、「繊維Ｂ」という。）を準備した。繊維Ｂの結晶化温度は８５７℃であった。繊維Ｂの平均繊維径は３．６μｍであった。第二繊維としては、上述の実施例１でも使用した繊維Ｃを準備した。

そして、上述の実施例１と同様に、生体溶解性無機繊維として互いに異なる比率で繊維Ｂ及び繊維Ｃを含む６種類の無機繊維質ペーパーを製造した。製造された無機繊維質ペーパーは、いずれも、厚さが０．５〜６ｍｍ、坪量が７５〜１８００ｇ／ｍ^２、密度が０．１５〜０．３ｇ／ｃｍ^３であった。

［シール性及び圧縮加熱後の復元率の評価］
上述の実施例１と同様に、無機繊維質ペーパーのシール性及び圧縮加熱後の復元率を評価した。図２には、生体溶解性無機繊維の配合が異なる６種類の無機繊維質ペーパーについてシール性（Ｌ／分）及び圧縮加熱後の復元率（％）を評価した結果を示す。なお、図２に示すシール性及び圧縮加熱後の復元率は、いずれも３つの試験片について得られた値の算術平均値である。

図２に示すように、無機繊維質ペーパーに含まれる繊維Ｃの配合比率が大きくなるにつれて、圧縮加熱後の復元率は低下する傾向があるものの、シール性が向上した。特に、繊維Ｂが４０〜８０重量部、繊維Ｃが６０〜２０重量部の場合、無機繊維質ペーパーは、圧縮加熱後の復元率を維持しつつ、十分なシール性を備えていた。

［無機繊維質ペーパーの製造］
第一繊維として、加熱処理が施された繊維Ａ（以下、「加熱処理繊維Ａ」という。）を準備した。すなわち、上述の実施例１で使用された繊維Ａに、結晶化温度未満である８００℃にて２０分の加熱処理を施すことにより、加熱処理繊維Ａを得た。第二繊維としては、上述の実施例１でも使用した繊維Ｃを準備した。

そして、上述の実施例１と同様に、生体溶解性無機繊維として互いに異なる比率で加熱処理繊維Ａ及び繊維Ｃを含む６種類の無機繊維質ペーパーを製造した。製造された無機繊維質ペーパーは、いずれも、厚さが０．５〜６ｍｍ、坪量が７５〜１８００ｇ／ｍ^２、密度が０．１５〜０．３ｇ／ｃｍ^３であった。

［シール性及び圧縮加熱後の復元率の評価］
上述の実施例１と同様に、無機繊維質ペーパーのシール性及び圧縮加熱後の復元率を評価した。図３には、生体溶解性無機繊維の配合が異なる６種類の無機繊維質ペーパーについてシール性（Ｌ／分）及び圧縮加熱後の復元率（％）を評価した結果を示す。なお、図３に示すシール性及び圧縮加熱後の復元率は、いずれも３つの試験片について得られた値の算術平均値である。

図３に示すように、無機繊維質ペーパーに含まれる繊維Ｃの配合比率が大きくなるにつれて、シール性が向上した。また、圧縮加熱後の復元率は、未処理繊維である繊維Ａを使用した上述の実施例１における結果（図１参照）に比べて顕著に増加した。すなわち、第一繊維として加熱処理繊維Ａを使用することにより、圧縮加熱後の復元率が顕著に向上した。

さらに、未処理繊維である繊維Ａを使用した上述の実施例１とは異なり、加熱処理繊維Ａを８０重量部、繊維Ｃを２０重量部含む無機繊維質ペーパーの圧縮加熱後の復元率は、当該加熱処理繊維Ａを１００重量部含み繊維Ｃを含まない無機繊維質ペーパーのそれに比べて顕著に増加した。

このように、特に、加熱処理繊維Ａが４０〜８０重量部、繊維Ｃが６０〜２０重量部の場合、無機繊維質ペーパーは、圧縮加熱後の十分な復元率と、十分なシール性と、を備えていた。

［無機繊維質ペーパーの製造］
第一繊維として、加熱処理が施された繊維Ｂ（以下、「加熱処理繊維Ｂ」という。）を準備した。すなわち、上述の実施例２で使用された繊維Ｂに、結晶化温度未満である８００℃にて２０分の加熱処理を施すことにより、加熱処理繊維Ｂを得た。第二繊維としては、上述の実施例１でも使用した繊維Ｃを準備した。

そして、上述の実施例１と同様に、生体溶解性無機繊維として互いに異なる比率で加熱処理繊維Ｂ及び繊維Ｃを含む６種類の無機繊維質ペーパーを製造した。製造された無機繊維質ペーパーは、いずれも、厚さが０．５〜６ｍｍ、坪量が７５〜１８００ｇ／ｍ^２、密度が０．１５〜０．３ｇ／ｃｍ^３であった。

［シール性及び圧縮加熱後の復元率の評価］
上述の実施例１と同様に、無機繊維質ペーパーのシール性及び圧縮加熱後の復元率を評価した。図４には、生体溶解性無機繊維の配合が異なる６種類の無機繊維質ペーパーについてシール性（Ｌ／分）及び圧縮加熱後の復元率（％）を評価した結果を示す。なお、図４に示すシール性及び圧縮加熱後の復元率は、いずれも３つの試験片について得られた値の算術平均値である。

図４に示すように、無機繊維質ペーパーに含まれる繊維Ｃの配合比率が大きくなるにつれて、シール性が向上した。また、圧縮加熱後の復元率は、未処理繊維である繊維Ｂを使用した上述の実施例２における結果（図２参照）に比べて顕著に増加した。すなわち、第一繊維として加熱処理繊維Ｂを使用することにより、圧縮加熱後の復元率が顕著に向上した。

さらに、未処理繊維である繊維Ｂを使用した上述の実施例２とは異なり、加熱処理繊維Ｂを８０重量部、繊維Ｃを２０重量部含む無機繊維質ペーパー、及び加熱処理繊維Ｂを６０重量部、繊維Ｃを４０重量部含む無機繊維質ペーパーの圧縮加熱後の復元率は、当該加熱処理繊維Ｂを１００重量部含み繊維Ｃを含まない無機繊維質ペーパーのそれに比べて顕著に増加した。

このように、特に、加熱処理繊維Ｂが４０〜８０重量部、繊維Ｃが６０〜２０重量部の場合、無機繊維質ペーパーは、圧縮加熱後の十分な復元率と、十分なシール性と、を備えていた。

Claims

平均繊維径が３μｍ〜７μｍである第一の生体溶解性無機繊維と、
平均繊維径が２μｍ〜３μｍであって、前記第一の生体溶解性無機繊維の平均繊維径より小さい第二の生体溶解性無機繊維と、
バインダーと、
を含み、
前記第一の生体溶解性無機繊維と前記第二の生体溶解性無機繊維は化学組成が異なり、
前記第一の生体溶解性無機繊維が、
ＳｉＯ_２含有量が５０〜８２質量％であり、ＣａＯ含有量が５〜３４質量％であり、ＭｇＯ含有量が１質量％以下であるＳｉＯ_２／ＣａＯ繊維であるか、
ＳｉＯ_２含有量が５０〜８２質量％であり、ＭｇＯ含有量が１〜２０質量％であり、ＣａＯ含有量が１〜９質量％であるＳｉＯ_２／ＭｇＯ繊維である無機繊維質ペーパーからなるシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
前記ＳｉＯ_２／ＭｇＯ繊維は、ＢａＯを含まない請求項１に記載されたシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
前記ＳｉＯ_２／ＣａＯ繊維及び前記ＳｉＯ_２／ＭｇＯ繊維は、Ａｌ_２Ｏ_３含有量が０〜３質量％である請求項１又は２に記載されたシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
前記第二の生体溶解性無機繊維が、ＳｉＯ_２を３０質量％〜５０質量％含有する請求項１乃至３のいずれかに記載されたシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
厚さが０．１〜８ｍｍである請求項１乃至４のいずれかに記載されたシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
前記第一の生体溶解性無機繊維の平均繊維径が３．１μｍ〜４．０μｍである
請求項１乃至５のいずれかに記載されたシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
前記第一の生体溶解性無機繊維を３０質量％〜９０質量％、及び前記第二の生体溶解性無機繊維を１０質量％〜７０質量％含む
請求項１乃至６のいずれかに記載されたシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
前記第一の生体溶解性無機繊維を４０質量％〜８０質量％、及び前記第二の生体溶解性無機繊維を２０質量％〜６０質量％含む
請求項７に記載されたシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
前記第二の繊維が、ロックウールである
請求項１乃至８のいずれかに記載されたシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
前記第二の繊維が、ＳｉＯ_２を３５質量％〜４５質量％、ＭｇＯを１質量％〜１０質量％、ＣａＯを２０質量％〜４０質量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１０質量％〜２０質量％含む繊維である
請求項１乃至８のいずれかに記載されたシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
前記第一の生体溶解性無機繊維は、予め加熱処理が施された生体溶解性無機繊維である
請求項１乃至１０のいずれかに記載されたシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
前記加熱処理温度が４００℃〜１３００℃である
請求項１１に記載されたシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
繊維として、前記第一の生体溶解性無機繊維と第二の生体溶解性無機繊維だけを含む請求項１乃至１２のいずれかに記載されたシール材又は脱硝用触媒緩衝材。
平均繊維径が３〜７μｍである第一の生体溶解性無機繊維と、
平均繊維径が２〜３μｍであって、前記第一の生体溶解性無機繊維の平均繊維径より小さく、前記第一の生体溶解性無機繊維と化学組成が異なる第二の生体溶解性無機繊維と、
バインダーと、を含む原料から無機繊維質ペーパーを抄造する工程を含み、
前記第一の生体溶解性無機繊維が、
ＳｉＯ_２含有量が５０〜８２質量％であり、ＣａＯ含有量が５〜３４質量％であり、ＭｇＯ含有量が１質量％以下であるＳｉＯ_２／ＣａＯ繊維であるか、
ＳｉＯ_２含有量が５０〜８２質量％であり、ＭｇＯ含有量が１〜２０質量％であり、ＣａＯ含有量が１〜９質量％であるＳｉＯ_２／ＭｇＯ繊維である
無機繊維質ペーパーからなるシール材又は脱硝用触媒緩衝材の製造方法。